1.1.2 对分离现象解释的模拟实验及验证-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（人教版2019，苏冀）

第2课时　对分离现象解释的模拟实验及验证 [学习目标]　1.完成性状分离比的模拟实验，加深对分离现象解释的理解。2.分析测交实验，理解对分离定律的验证过程。3.归纳总结孟德尔的假说—演绎法，掌握分离定律的内容。 一、性状分离比的模拟实验 1．实验目的 通过模拟实验，理解遗传因子的分离、配子的随机结合与性状之间的数量关系，体验孟德尔的假说。 2．模拟内容 用具或操作 模拟对象或过程 甲、乙两个小桶 雌、雄生殖器官 小桶内的彩球 雌、雄配子 不同彩球的随机组合 雌、雄配子的随机结合 3.操作步骤 →→→→→ 4．分析结果、得出结论 (1)彩球组合类型数量比：DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1。 (2)彩球组合类型之间的数量比代表的是显、隐性性状数量比：显性∶隐性≈3∶1。 任务一：性状分离比的模拟实验 1．每个桶中放入数量相等的两种彩球的含义：两种彩球分别模拟含有显性、隐性两种遗传因子的配子，且F1产生的两种配子数量相等。 2．实验中，甲、乙两个小桶内的彩球数量都是20个，这符合自然界的实际情况吗？ 提示　不符合；自然界中，一般雄配子的数量远远多于雌配子的数量。 3．分别从两个桶内随机抓取一个彩球组合在一起，模拟了雌雄配子形成和随机结合的过程。 4．为什么每次把抓出的小球放回原桶并且摇匀后才可再次抓取？ 提示　为了使代表雌、雄配子的两种彩球被抓出的机会相等。 5．理论上，实验结果应是彩球组合DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，但有位同学抓取了4次，结果是DD∶Dd＝2∶2，这是不是说明实验设计有问题？ 提示　不是；DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1是一个理论值，如果统计数量太少，不一定会符合DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1的理论值，统计的数量越多，越接近该理论值。 　模拟实验中的注意事项 (1)盛放彩球的容器最好为圆柱形小桶或其他圆柱形容器，以便摇动时彩球能够充分混匀。 (2)彩球的规格、质地要统一，手感要相同，以避免人为的误差。 (3)两个小桶内小球总数可以不相等，但每个小桶内两种彩球的数量必须相等。 (4)每次抓取时左手随机抓取甲桶内彩球，同时右手随机抓取乙桶内彩球，避免从一个小桶内同时抓取两个彩球。做完一次模拟实验后，将彩球放回原桶(切记不能将两个桶中的彩球相混)，必须充分摇匀彩球，再做下一次模拟实验。 (5)要认真观察每次的组合情况，记录统计要如实、准确；统计数据时不能主观更改实验数据。 (6)要多次抓取并进行统计，这样才能接近理论值。 1．某生物小组在性状分离比的模拟实验中，若要增加乙桶中的一个D彩球，则应该进行的操作是(　　) A．减少甲桶中的一个D彩球 B．减少乙桶中的一个d彩球 C．增加甲桶中的一个D彩球 D．增加乙桶中的一个d彩球 答案　D 解析　甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官，小桶内的彩球分别代表雌、雄配子，因为杂合个体产生的两种配子比例要相等，所以任一小桶中D彩球和d彩球的数量一定要相等。若要增加乙桶中的一个D彩球，则应该增加乙桶中的一个d彩球，D正确。 2．(多选)下列有关“性状分离比的模拟实验”的说法，正确的是(　　) A．本实验中两个小桶的小球总数可以不相等 B．正常情况下雌配子较雄配子体积大，所以要选大小两种小球 C．每次从两个小桶中抓取的小球记录后要放回原桶 D．统计40次，小球组合中AA、Aa、aa的数量一定为10、20、10 答案　AC 解析　本实验模拟的是一对遗传因子的分离，雌、雄配子的随机结合以及产生后代的性状比例关系，只要保证每个小桶中两种颜色的小球数量相同就可以，两个小桶的小球总数可以不相等，A正确；选取的小球大小应该相等，B错误；为了保证每种配子被抓取的概率相等，每次抓取小球统计后，应将小球放回原来的小桶内，C正确；小球的组合统计的次数要足够多，AA∶Aa∶aa的数量比才接近1∶2∶1，因此，统计40次小球组合中AA、Aa、aa的数量不一定为10、20、10，D错误。 二、对分离现象解释的验证 1．验证方法 测交法，即让F1与隐性纯合子杂交。 2．用孟德尔的假说进行演绎推理，预测实验结果 3．真正进行实验的结果：测交后代中的高茎与矮茎植株的数量比接近1∶1。 4．实验结论：孟德尔的假说是正确的。 判断正误 (1)为了验证作出的假说是否正确，孟德尔设计并完成了正、反交实验(　　) (2)测定F1的遗传因子组成是根据测交所得后代种类反向推知的(　　) (3)孟德尔进行测交实验属于演绎过程(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)× 解析　(1)为了验证假说是否正确，孟德尔设计了测交实验。(3)孟德尔的测交实验属于验证过程。 任务二：测交实验的作用及纯合子、杂合子的鉴别 1．为什么测交必须让F1与隐性纯合子杂交？ 提示　测交时隐性个体(纯合子)产生的配子只含控制该性状的隐性遗传因子，故后代的性状表现及比例能真实地反映F1产生的配子种类和比例。 2．请总结测交实验的作用 (1)测定F1产生的配子的种类和比例。 (2)测定F1的遗传因子组成。 (3)预测F1在形成配子时，遗传因子的行为。 3．纯合子、杂合子的实验鉴别方法 (1)已知豌豆的高茎对矮茎为显性，现有一株高茎豌豆，如何鉴定该高茎豌豆是纯合子还是杂合子？ 提示　让该高茎豌豆自交，若后代全为高茎豌豆，则该豌豆是纯合子，若后代发生性状分离，则该豌豆是杂合子。 (2)羊的白毛对黑毛是显性，现在有一只白毛公羊，如何鉴定其遗传因子组成是纯合还是杂合？ 提示　让该白毛公羊和多只黑毛母羊交配，子代如果出现黑毛羊，则该白毛羊的遗传因子组成为杂合，若子代全为白毛羊，则该白毛羊的遗传因子组成最大可能为纯合。 　纯合子与杂合子的实验鉴别方法的选择 鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子，当待测个体为动物时，常采用测交法；当待测个体为生育后代少的雄性动物，注意应与多个隐性雌性个体交配，以产生较多后代个体，使结果更有说服力。当待测个体为植物时，采用测交、自交法均可，但自交法较简便。 3．孟德尔验证“分离定律”假说的证据是(　　) A．亲本产生配子时，成对的遗传因子发生分离 B．杂合子自交产生3∶1的性状分离比 C．受精时，雌雄配子的结合是随机的 D．杂合子与隐性亲本杂交，后代两种性状的数量比接近1∶1 答案　D 4．某植物的红花对白花为显性，且受一对遗传因子A和a控制。为确定某红花植株的遗传因子组成，让其与另一白花植株进行杂交，得到足够多的杂交后代。下列相关叙述错误的是(　　) A．待测红花植株与白花植株的杂交方式属于测交 B．如果后代均为红花，则待测红花植株的遗传因子组成为AA C．如果后代出现白花，则待测红花植株的遗传因子组成为Aa D．如果后代出现白花，则后代中白花植株的比例为1/4 答案　D 解析　遗传因子组成为Aa、aa的植株杂交，后代中aa(白花)植株的比例为1/2，D错误。 三、分离定律和假说—演绎法 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．分离定律 (1)描述对象：有性生殖的生物。 (2)发生时间：在形成配子时。 (3)内容：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 2．假说—演绎法 一般程序：提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。 判断正误 (1)孟德尔所作假说的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子”(　　) (2)符合分离定律并不一定出现3∶1的性状分离比(　　) (3)病毒和原核生物的遗传不遵循分离定律(　　) (4)分离定律发生在配子形成过程中(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 解析　(1)孟德尔所作假说的核心内容是“在形成配子时成对的遗传因子分离”。 任务三：分离定律的实质及验证方法 1．最能体现分离定律实质的是F1产生配子的比例为1∶1。 2．请归纳一对遗传因子的遗传是否遵循分离定律的验证方法： (1)测交法：F1×隐性纯合子⇒子代两种性状的数量比为1∶1⇒F1产生两种数量相等的配子，遵循分离定律。 (2)自交法：F1子代性状分离比为3∶1⇒F1产生了两种数量相等的配子，遵循分离定律。 (3)花粉鉴定法(以水稻花粉为例) ①过程：非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色，用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交，取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘液，在显微镜下观察。 ②结果：半数花粉呈蓝黑色，半数花粉呈橙红色，遵循分离定律。 3．假说—演绎法与传统的归纳法相比有什么不同？除孟德尔的杂交实验外，你还能举出科学研究中运用假说—演绎法的实例吗？ 提示　假说—演绎法更具有严谨性。能，如探究植物细胞的吸水和失水等。 1．分离定律的适用范围 (1)真核生物有性生殖的细胞核遗传。 (2)由成对的遗传因子控制的一对相对性状的遗传。 2．分离定律的实质 在形成配子时，控制同一性状的成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 3．遵循分离定律并不一定就会出现特定的性状分离比(针对完全显性)。原因如下： (1)F2中3∶1的性状分离比必须在统计大量子代后才能得到；若子代数目较少，则不一定符合预期的分离比。 (2)致死现象可能会导致性状分离比发生变化，如隐性致死、显性纯合致死等。 5．若用玉米为实验材料验证孟德尔分离定律，下列因素对得出正确实验结论影响最小的是(　　) A．所选实验材料是否为纯合子 B．所选相对性状的显隐性是否易于区分 C．所选相对性状是否受一对遗传因子控制 D．是否严格遵守实验操作流程和统计分析方法 答案　A 解析　对分离定律进行验证的实验要求所选相对性状的显隐性易于区分，否则会严重影响实验结果；验证实验中所选的相对性状受一对遗传因子控制，这样才符合分离定律的适用范围；实验中要严格遵守实验操作流程和统计分析方法，否则会导致实验误差。 6．(2023·黑龙江大庆实验中学高一期末)假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法。下列相关叙述错误的是(　　) A．“纯合的高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，F2中高茎与矮茎的性状分离比接近3∶1”属于实验现象 B．“F1产生配子时，成对的遗传因子彼此分离”属于假说内容 C．“推测测交后代有两种性状表现，比例为1∶1”属于演绎过程 D．“纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交，F1均为高茎”属于实验验证环节 答案　D 解析　“F1产生配子时，成对的遗传因子彼此分离”属于孟德尔的假说内容，B正确；“若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则测交后代中两种性状的比例应为1∶1”属于演绎推理过程，C正确；“F1杂种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交，F2为高茎∶矮茎＝1∶1”属于实验验证环节。 题组一　性状分离比的模拟实验 1．(2023·安徽阜阳第一中学高一校考)用甲、乙两个桶及两种不同颜色的小球进行“性状分离比的模拟实验”，下列叙述正确的是(　　) A．甲、乙两桶中都有两种不同颜色的小球，一种颜色代表来自父方或母方 B．此实验需要重复多次进行，预期得到的结果为AA∶Aa∶aa＝2∶1∶1 C．甲、乙两桶中的小球数量可以不相等，但每桶中的A与a小球数量一定相等 D．从甲、乙两桶中各抓取一个小球进行组合，该过程代表雌雄配子的形成 答案　C 解析　该实验中，甲、乙两桶中都有两种不同颜色的小球，一种颜色表示一种配子，两桶分别代表来自母方或父方，A错误；此实验需要重复多次进行，根据分离定律可知，预期得到的结果为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，B错误；从甲、乙两桶中各抓取一个小球进行组合，该过程代表雌雄配子的随机结合，D错误。 2．某同学做了性状分离比的模拟实验：在2个小桶内各装入20个等大的方形积木(红色、蓝色各10个，分别代表“配子”D、d)，分别从两桶内随机抓取1个积木并记录，直至抓完桶内积木。结果DD∶Dd∶dd＝7∶6∶7，他感到失望。下列给他的建议不合理的是(　　) A．把方形积木改换为质地、大小相同的小球，以便充分混合，避免人为误差 B．每次抓取后，应将抓取的积木放回原桶，保证每种积木被抓取的概率相等 C．重复抓30次以上，保证实验统计样本数目足够大 D．将某桶内的2种积木各减少到一半，因为卵细胞的数量比精子少得多 答案　D 题组二　对分离现象解释的验证 3．下列关于测交实验的说法正确的是(　　) A．通过测交可以测定被测个体产生配子的数量 B．通过测交可以测定被测个体产生配子的比例 C．通过测交可以判断相对性状的显隐性 D．通过测交得到的后代性状表现一定相同 答案　B 解析　通过测交可以测定被测个体产生配子的种类及比例，但不能测定其产生配子的数量，A错误，B正确；测交实验的前提是已知性状的显隐性，C错误；通过测交得到的后代性状表现不一定相同，D错误。 4．(2023·江苏无锡高一质检)测交是用F1与矮茎豌豆杂交。下列关于测交的说法，不正确的是(　　) A．孟德尔对分离现象解释后，预期了测交结果才进行了实验 B．测交实验过程中需要进行去雄的操作 C．测交不能用矮茎豌豆作母本 D．测交过程中需要两次套纸袋的操作 答案　C 解析　孟德尔对分离现象解释后，进行了演绎推理，预期了测交结果才进行了实验，A正确；测交是杂交的一种，豌豆是自花传粉植物，若要进行测交，母本要经过去雄处理，B正确；测交过程中，F1与隐性纯合子无论哪个作母本结果都相同，C错误；为了防止外来花粉干扰，去雄后要进行套袋处理，人工传粉后也要进行套袋处理，D正确。 5．某养兔场有黑色兔和白色兔，假如黑色(B)对白色(b)为显性，要想鉴定一只黑色公兔是杂合子(Bb)还是纯合子(BB)，最合理的方法是(　　) A．让该公兔充分生长，以观察其肤色是否会发生改变 B．让该黑色公兔与黑色母兔(BB或Bb)交配 C．让该黑色公兔与多只白色母兔(bb)交配 D．从该黑色公兔的性状表现即可分辨 答案　C 解析　要想鉴定一头黑色公兔是杂合子(Bb)还是纯合子(BB)，最合理的方法是测交，即让该黑色公兔与多只白色母兔(bb)交配。若子代全为黑兔，则表明该黑色公兔是纯合子(BB)，若子代出现白兔，则表明该黑色公兔为杂合子(Bb)，C正确。 题组三　分离定律的内容、假说—演绎法 6．分离定律的适用范围是(　　) A．进行有性生殖的真核细胞的细胞核内遗传因子的遗传 B．原核生物细胞中的遗传因子的传递规律 C．细胞质中的遗传因子的遗传 D．真核细胞的细胞核和细胞质中的遗传因子的遗传 答案　A 7．(2023·江苏南京高一期中)孟德尔利用“假说—演绎法”发现了分离定律。下列关于孟德尔研究过程的分析，正确的是(　　) A．孟德尔作出的“演绎”是F1与隐性纯合子杂交，预测后代产生1∶1的性状分离比 B．孟德尔假说的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌、雄配子” C．为验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了正反交实验 D．“假说—演绎法”的基本步骤为：发现问题→提出假说→检验假说→演绎推理→得出结论 答案　A 解析　生物体在产生配子时，雄配子的数量远大于雌配子，B错误；为验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了测交实验，C错误；“假说—演绎法”的基本步骤为：发现问题→提出假说→演绎推理→检验假说→得出结论，D错误。 8．孟德尔的一对相对性状的遗传实验中，F2中高茎豌豆与矮茎豌豆(相关遗传因子用D、d表示)的数量比接近3∶1，最关键的原因是(　　) 答案　C 解析　图C表示遗传因子组成为Dd的豌豆个体在形成生殖细胞时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中，这是F2中出现3∶1的性状分离比的根本原因。 9．鸡的毛腿(B)对光腿(b)为显性。现让毛腿雌鸡甲、乙分别与光腿雄鸡丙交配，甲的后代有毛腿也有光腿，数量比为1∶1；乙的后代全部是毛腿。则甲、乙、丙的遗传因子组成依次是(　　) A．BB、Bb、bb B．bb、Bb、BB C．Bb、BB、bb D．Bb、bb、BB 答案　C 解析　根据题意可知，毛腿(B)对光腿(b)为显性，毛腿雌鸡甲与光腿雄鸡丙交配，后代有毛腿，也有光腿，且数量比为1∶1，故遗传因子的组合方式为Bb×bb，甲的遗传因子组成为Bb，丙的遗传因子组成为bb；毛腿雌鸡乙与光腿雄鸡丙交配，后代全部是毛腿，故遗传因子的结合方式为BB×bb，乙的遗传因子组成为BB。 10．可以依次解决①～④中的遗传问题的方法是(　　) ①显隐性已知，鉴定一匹马是否为纯种 ②判断猫毛色的显隐性 ③不断提高玉米抗病品种的纯合度 ④检验小麦的遗传因子组成 A．杂交、自交、测交、测交 B．测交、杂交、自交、自交 C．测交、测交、杂交、自交 D．杂交、杂交、自交、测交 答案　B 解析　用测交法可鉴别一匹马的遗传因子组成是纯合还是杂合，如果后代只有显性个体，则很可能是纯合子，如果后代出现隐性个体，则为杂合子；用杂交法可以判断猫毛色的显隐性关系；用自交法可不断提高玉米抗病品种的纯合度；用自交法检验小麦的遗传因子组成时，如果后代不发生性状分离，则很可能是纯合子，如果后代出现性状分离，则为杂合子。 11．(多选)(2023·江苏连云港高一月考)在未知相对性状间显隐性关系的情况下，人工控制某黄玉米与白玉米杂交，发现子一代中482粒表现黄色，491粒表现白色。对此结果作出的下列解释中，正确的是(　　) A．双亲之一产生了两种类型数目相等的配子 B．双亲之一必是杂合子 C．双亲产生的每个配子受精的机会相等 D．白玉米一定是隐性性状 答案　ABC 解析　具有一对相对性状的个体杂交后代出现1∶1的性状比，相当于测交，说明双亲之一必是杂合子，并且产生了两种类型数目相等的配子，A、B正确；双亲产生的每个配子受精的机会相等是后代产生1∶1性状比的必要条件之一，C正确；此实验无法判断显隐性，D错误。 12．(多选)某植物果实有红色和白色两种类型，是由一对等位基因(E和e)控制，用一株红色果实植株和一株白色果实植株杂交，F1既有红色果实也有白色果实，让F1自交产生的情况如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．F2中EE的植株占1/4 B．图中红色果实均为纯合子 C．P和F1中白果的遗传因子组成相同 D．F2中红色果实∶白色果实＝5∶3 答案　BCD 解析　由题图可知，亲本白色果实和红色果实杂交，F1既有红色果实，又有白色果实，说明亲本之一为杂合子，另一个是隐性纯合子，F1白色果实自交后代出现性状分离，说明红色果实是隐性性状，白色果实是显性性状，可知F1含有1/2ee、1/2Ee，各自自交后代中EE占1/2×1/4＝1/8，A错误；白色果实是显性性状，红色果实是隐性性状，所以图中红色果实均为纯合子ee，B正确；亲本中白色果实的遗传因子组成为Ee，F1中白色果实自交后代出现性状分离，遗传因子组成也是Ee，C正确；F1中红色果实占1/2，白色果实占1/2，F1红色果实自交得到的F2全部是红色果实，F1白色果实自交得到的F2中，红色果实∶白色果实＝1∶3，所以F2中红色果实与白色果实的理论比是(1/2＋1/2×1/4)∶(1/2×3/4)＝5∶3，D正确。 13．(2023·湖北荆州高一检测)已知豌豆种子子叶的黄色与绿色由一对遗传因子D、d控制，某同学用豌豆该性状做了如下实验，请据图分析回答： (1)以上实验都遵循__________定律，是由孟德尔通过__________法(填实验方法)得出的，其中实验验证部分，相当于________(填“实验一”或“实验二”)。 (2)上述两个遗传实验中，根据__________(填“实验一”或“实验二”)可判断子叶颜色这一相对性状的显隐性关系，其中__________子叶是显性性状。 (3)在实验二中，亲本黄色子叶(丁)自交，后代同时出现显性性状和隐性性状，这种现象在遗传学上叫作__________，其F1黄色子叶(戊)的遗传因子组成为__________，其中杂合子所占的比例为____________________________________________________________________。 (4)在实验一中，将亲本黄色子叶(甲)与绿色子叶(乙)杂交的具体实验步骤是__________________，F1出现黄色子叶与绿色子叶的比例为1∶1，其主要原因是亲本甲产生的配子种类及比例为________________________。 答案　(1)分离　假说—演绎　实验一　(2)实验二　黄色　(3)性状分离　DD或Dd　2/3　(4)去雄、套袋、人工授粉、套袋　D∶d＝1∶1 14．大豆的花色由一对遗传因子控制，请分析表中大豆花色的3个遗传实验，并回答相关问题。 组合 亲本性状表现 F1的性状表现和植株数目 紫花 白花 ① 紫花×白花 405 411 ② 紫花×白花 807 0 ③ 紫花×紫花 1 240 413 (1)通过表中数据可判断__________花为显性性状，能判断出显性花色类型的组合是________(填组合序号)。 (2)写出各组合中两个亲本的遗传因子组成(遗传因子用B和b表示，且B对b为显性)： ①__________；②__________；③__________。 (3)表示测交实验的一组是__________(填组合序号)；表示性状分离的一组是________(填组合序号)。 (4)组合③中，子代紫花个体中，纯合子所占的比例约为__________。 答案　(1)紫　②③　(2)Bb×bb　BB×bb　Bb×Bb　(3)①　③　(4)1/3 解析　(1)由组合③亲本为紫花×紫花，而子代出现白花，或组合②亲本为紫花×白花，而子代仅有紫花可知，紫花为显性性状，白花为隐性性状。(2)组合①子代分离比为1∶1，说明为测交，亲本组合为Bb×bb；组合②子代仅有紫花，说明为显隐性纯合子杂交，亲本组合为BB×bb；组合③子代分离比为3∶1，说明亲本为杂合子，即Bb×Bb。(3)测交是指杂种子一代个体与隐性类型之间的交配，组合①子代分离比为1∶1，表明为测交；性状分离是指杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象，组合③亲本均为紫花，子代出现了白花，此现象为性状分离。(4)组合③Bb×Bb→F1：1/4BB、1/2Bb、1/4bb，子代的紫花个体中，纯合子所占的比例约为1/3。 学科网（北京）股份有限公司 $$